Het metabolisme van kraakbeencellen – welke voedingsstoffen ze gebruiken – speelt een belangrijke rol in de goede groei van de lange beenderen in armen en benen. Als de kraakbeencellen een tekort aan zuurstof ondervinden, dan leidt dat tot verminderde en abnormale groei. Dat blijkt uit een studie gepubliceerd in ‘Nature’ door de onderzoeksgroep Klinische & Experimentele Endocrinologie.

Een goede ontwikkeling van de kraakbeencellen is noodzakelijk voor de groei van de ledematen. De groeischijf, die bestaat uit kraakbeen, zorgt ervoor dat de beenderen in armen en benen volgroeid raken. In vergelijking met andere cellen functioneren kraakbeencellen wel in moeilijkere omstandigheden. Veel kraakbeencellen zijn namelijk niet omgeven door bloedvaten, die zorgen voor de toevoer van zuurstof en voedingsstoffen. Cellen hebben die stoffen nodig om te kunnen delen. De vraag is dan hoe kraakbeencellen zich ontwikkelen met slechts beperkte toegang tot zuurstof en nutriënten.

Voortdurend zuurstofgebrek

Misschien kunnen deze cellen wel anaeroob functioneren, overleven zonder zuurstof? Met die hypothese gingen professor Geert Carmeliet en onderzoeker Steve Stegen van de onderzoeksgroep Klinische en Experimentele Endocrinologie aan de slag. Ze onderzochten hoe kraakbeencellen in muizen reageren wanneer de hypoxie-signalisatie onafgebroken actief is: het is alsof de kraakbeencellen voortdurend in zuurstofnood zijn.

“De hypothese was dat de muizen volwaardig zouden kunnen groeien, maar ons onderzoek bewijst het tegendeel”, zegt professor Geert Carmeliet. “De kraakbeencellen passen zich aan het zuurstoftekort aan door meer suikers te verbranden, maar dat levert niet voldoende energie op. Als gevolg daarvan gaan de kraakbeencellen minder delen en groeien de beenderen onvoldoende.”

Botvorming

Niet alleen neemt de botgroei af, ook de kraakbeenmatrix verandert. “Kraakbeencellen maken een matrix van eiwitketens aan. Die zorgt voor de structuur waarin cellen goed kunnen functioneren”, legt onderzoeker Steve Stegen uit. Bovendien is de kraakbeenmatrix ook belangrijk voor de botvorming. “Je kan de kraakbeenmatrix vergelijken met de fundering van een huis: als die niet goed is, dan loopt de bouw mis. In ons onderzoek zien we dat de kraakbeenmatrix zo aangetast is dat de botten een abnormale structuur krijgen. De muizen ontwikkelen een vorm van skeletdysplasie.”

Verder onderzoek metabolisme kraakbeen- en botcellen

Professor Carmeliet: “Dit onderzoek bewijst dat kraakbeencellen de beperkte zuurstof wel ten volle benutten en ook nodig hebben om goed te kunnen functioneren. Als die niet aanwezig is, verandert het metabolisme van de cel met kwalijke gevolgen. Hiermee tonen we ook dat de functie van cellen niet alleen gereguleerd wordt via de genen, maar evenzeer bepaald wordt door het gebruik van voedingsstoffen. Deze fundamentele inzichten geven zuurstof aan verder onderzoek naar het metabolisme van kraakbeen- en botcellen, want dat is nog grotendeels onontgonnen terrein.”

Bron: KU Leuven